-
Die Erfindung betrifft einen recyclefähigen Stand Up Pouch für Getränke mit einer Vorderseite, einer Rückseite und einem Boden, wobei die Vorderseite, die Rückseite und der Boden jeweils eine transparente Außenlage und eine Siegellage aufweisen.
-
Stand Up Pouches oder auch Standbodenbeutel sind flexible Verpackungen, die auf ihrem Boden stehen können und werden in der Regel für Pulver, Pasten oder trinkfertige Getränke verwendet. Der untere Teil eines Standbeutels ist mit einer Seitenfalte versehen, um die Standfähigkeit des Pouches zu realisieren.
-
Doyen hat 1963 in der Patentschrift
DE 1 281 140 einen Beutel mit Boden aus thermoplastischem Kunststoff offenbart, bestehend aus zwei durch ein W-förmig nach innen gefaltetes Bodenstück verbundenen, an ihren Rändern entlang der Beutelhöhe durch Längsschweißnähte miteinander verschweißten Folienlagen.
-
Stand Up Pouches (SUP) wurden erstmals vor etwa 60 Jahren hergestellt. In den frühen Designs wurde ein Laminat aus einer Schicht Polyethylenterephthalat (PET) und einer Schicht Polyethylen (PE) verwendet. Dazwischen konnte optional eine Aluminiumfolienschicht angeordnet sein. Diese Art von Design wird immer noch kommerziell genutzt, wobei eine typische Struktur eine dünne Schicht etwa 12 µm aus PET, eine Schicht aus Aluminiumfolie mit ca. 8 µm Dicke und eine dickere Schicht, etwa 80 µm dick, aus Polyethylen aufweist. Ein Problem bei diesem SUP-Design ist, dass die Beutel aufgrund der unterschiedlichen Konstruktionsmaterialien sehr schwierig oder gar nicht zu recyceln sind.
-
Heute bekannte Stand Up Pouches werden in der Praxis als Massenartikel eingesetzt, wobei der typische Aufbau solcher Folienverpackungsbeutel beispielsweise auch aus
EP 2 032 454 B1 sowie
EP 2 364 848 B1 bekannt ist.
-
Häufig ist als Material für die Beutelwand ein Kaschierverbund als Beutelfolie mit einer Innenfolie aus Polyethylen (PE) und eine Außenfolie auf der Basis von Polyethylenterephthalat (PET) oder biaxial orientierten Polypropylen (BO-PP) vorgesehen, wobei eine Druckschicht zu einem solchen Kaschierverbund vor dem Verkleben der Innenfolie mit der Außenfolie innenliegend an der Kontaktfläche entweder auf die Außenfolie oder die Innenfolie aufgebracht wird und dann durch die transparente Außenfolie sichtbar ist.
-
Derartige herkömmliche Folienverpackungsbeutel zeichnen sich durch ein besonders hochwertiges Erscheinungsbild und gute Funktionseigenschaften aus. Allerdings ist aufgrund der Kaschierung der unterschiedlichen Polymermaterialien ein sortenreines Kunststoff-Recycling nicht möglich, weshalb entsprechende Folienverpackungsbeutel als Einweg-Artikel nach ihrer Benutzung in der Regel deponiert oder bestenfalls verbrannt werden, wobei zumindest noch eine thermische Verwertung möglich ist.
-
Gleichzeitig kann die Art und Weise, wie Kunststoff und damit auch Verpackungsfolien derzeit produziert und entsorgt werden, optimiert werden. Die Europäische Union will im Rahmen ihres „Green Deals“ die Deponierung von Kunststoffmüll reduzieren. Bis 2030 sollen 55 % des Verpackungsmülls aus Kunststoff recycelt werden.
-
Um die Herausforderungen des Recyclings bewältigen zu können, muss das Design von Verpackungen zunehmend nachhaltig gestaltet werden. Dies kann beispielsweise durch die Umsetzung und Implementierung von mehr Monomaterialkonstruktionen erfolgen. Hierbei liegt die Herausforderung im Erreichen der ganz unterschiedlichen Eigenschaften einer Verpackung mit nur einer recycelbaren Monomaterialkonstruktion, die zuvor durch die Kombination verschiedener Kunststoffschichten mit unterschiedlicher Materialbasis erzielt wurde.
-
Es hat sich gezeigt, dass biaxial orientierte Polypropylenfolien (BOPP) und monoaxial orientierte Polyethylenfolien (MDO-PE) und gegossene Polypropylenfolien eine gute Steifigkeit und Zähigkeit für die Verwendung von Stand Up Pouches bieten und dabei dünn ausgebildet werden können.
-
Die
WO 2021/156898 offenbart einen Standbeutel, hergestellt aus einer biaxial orientierten Polypropylen (BOPP)-Folie. Die BOPP-Folie umfasst mindestens eine Kernschicht aus einem Material auf Polypropylenbasis, die eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweist; eine innere Zwischenschicht, die an die Innenfläche der Kernschicht angrenzt und aus einem Material auf Polypropylenbasis oder aus einem Material auf Polyethylenbasis besteht; eine innere Hautschicht, die an die innere Zwischenschicht angrenzt und aus einem Material auf Polypropylenbasis oder aus einem Material auf Polyethylenbasis besteht und eine äußere Hautschicht, die mit der Außenfläche der Kernschicht korrespondiert.
-
Gleichzeitig können nicht die gleichen mechanischen Eigenschaften einer Mehrmaterialkonstruktion erreicht werden, wodurch der Gestaltung und des Aufbaus des Stand Up Pouchs neue Herausforderungen entstehen, die die Formbeständigkeit und das Standverhalten des Stand Up Pouches betreffen. So ist es anspruchsvoll aufgrund der veränderten Materialeigenschaften exakt die bekannte und charakteristische Beutelform zu erzielen.
-
Zudem werden handelsübliche Stand Up Pouches für Getränke bei Temperaturen von über 85 °C abgefüllt und vakuumdicht verschlossen. Eine Monomaterialkonstruktion des Beutels muss auch unter den Bedingungen einer Heißabfüllung die Form des Beutels und die Ausführung der verschließenden Siegelung gewährleisten können.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen recyclefähigen Stand Up Pouch bereitzustellen, der als Monomaterialkonstruktion ausgeführt ist und die bekannte, typische Form eines Stand Up Pouches gewährleistet. Zudem soll der Stand Up Pouch den Anforderungen des Plastikpakts 2025 genügen und voll recycelbar sein. Der Stand Up Pouch soll den Beutelinhalt vor dem Verderben schützen, eine lange und geschmackvolle Haltbarkeit gewährleisten und dabei eine hohe Barriere gegen den Durchtritt von Sauerstoff und Wasserdampf aufweisen. Der Stand Up Pouch soll siegelbar ausgeführt und soll auch zum Heißabfüllen von Getränken geeignet sein. Die flexible Beutelverpackung soll gesundheitlich unbedenklich und ökologisch nachhaltig sein. Weiterhin soll der Stand Up Pouch eine angenehme Haptik aufweisen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen recyclefähigen Stand Up Pouch, einem Verfahren und einer Verwendung gemäß den nebengeordneten Hauptansprüchen gewährleistet. Bevorzugte Varianten sind den Unteransprüchen, der Beschreibung, dem Ausführungsbeispiel und den Zeichnungen zu entnehmen.
-
Erfindungsgemäß weist die Siegellage gegenüber der Außenlage eine größere Dicke auf.
-
Die Außenlage bildet die Außenhaut des Stand Up Pouches und ist transparent ausgeführt, um das im Konterdruck aufgebrachte Druckbild zu offenbaren und dabei auch zu schützen.
-
Vorteilhafterweise ist die Außenlage aus einem Biaxial-orientiertem-Polypropylen (BOPP) ausgebildet, wobei das BOPP um mehr als den Faktor 2,0, vorzugsweise um mehr als den Faktor 3,0, insbesondere um mehr als den Faktor 4,0 verstreckt ausgebildet ist und/oder weniger als um den Faktor 7,0, vorzugsweise um weniger als den Faktor 6,5, insbesondere um weniger als den Faktor 6,0 verstreckt ausgebildet ist. Die Vorteile der Außenlage hinsichtlich guter Steifigkeit und guter Zähigkeit werden somit ideal ausgebildet, wodurch ein rapportgenaues Druckbild, auch auf einer besonders dünnen Außenlage aufgebracht werden kann.
-
Idealerweise beträgt die Dicke der Außenlage mehr als 5 µm, vorzugsweise mehr als 10 µm, insbesondere mehr als 15 µm und/oder weniger als 45 µm, vorzugsweise weniger als 40 µm, insbesondere weniger als 35 µm. Die Außenlage ist somit so dünn wie möglich ausgebildet und gewährleistet gleichzeitig ausreichend Stabilität, wodurch die typische Stand Up Pouch-Form erzielt werden kann.
-
Idealerweise ist die Außenlage mehrschichtig ausgebildet, wobei die Außenlage mehr als zwei Schichten, vorzugsweise mehr als drei Schichten, insbesondere mehr als vier Schichten aufweist.
-
Beispielsweise weist die Außenlage einen Anteil von Polypropylen von mehr als 92,5 Gew.-%, vorzugsweise von mehr als 95 Gew.-%, insbesondere von mehr als 97,5 Gew.-% auf. Dieser enorm hohe Anteil an Polypropylen realisiert die Ausführung als Monomaterialkonstruktion des Stand Up Pouchs und begründet dessen Recycelfähigkeit.
-
Die Innenseite des Stand Up Pouches wird von einer Siegellage gebildet.
-
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung ist die Siegellage aus einer mehrschichtigen Cast-Polypropylenlage gebildet. Die Siegellage eignet sich besonders vorteilhaft für einen Siegelprozess.
-
Idealerweise beträgt die Dicke der Siegellage mehr als 45 µm, vorzugsweise mehr als 60 µm, insbesondere mehr als 75 µm und/oder weniger als 125 µm, vorzugsweise weniger als 105 µm, insbesondere weniger als 85 µm. Die Siegellage ist somit möglichst dünn ausgebildet und gewährleistet gleichzeitig die Siegelfähigkeit absolut dichter Siegelnähte.
-
Idealerweise ist die Siegellage mehrschichtig ausgebildet, wobei die Siegellage mehr als zwei Schichten, vorzugsweise mehr als drei Schichten, insbesondere mehr als vier Schichten aufweist.
-
Beispielsweise weist die Siegellage einen Anteil von Polypropylen von mehr als 92,5 Gew.-%, vorzugsweise von mehr als 95 Gew.-%, insbesondere von mehr als 97,5 Gew.-% auf. Dieser enorm hohe Anteil an Polypropylen realisiert die Ausführung als Monomaterialkonstruktion des Stand Up Pouchs und begründet dessen Recycelfähigkeit.
-
Die Außenlage und die Siegellage sind vorzugsweise mit einer Klebeschicht verbunden und werden zu rechteckigen Vorder- und Rückseiten konfektioniert. Der Boden des Stand Up Pouches kann prinzipiell den gleichen Aufbau haben. Bei einer günstigen Variante sind die Dicken der Außenlage und der Siegellage des Bodens etwas dünner ausgebildet. Die Vorderseite, die Rückseite und der Boden des Stand Up Pouches sind durch eine Siegelstruktur verbunden. Dabei werden die rechteckigen Vorder- und Rückseite übereinandergelegt und dazwischen ein w-förmig gefalteter Boden eingelegt.
-
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung ist die Siegellage gegenüber der Außenlage um mehr als den Faktor 2,00, vorzugsweise mehr als den Faktor 2,25, insbesondere um mehr als den Faktor 2,50 dicker ausgebildet. Dadurch wird die eine vorteilhafte Siegelfähigkeit des als Monomaterialkonstruktion ausgeführten Stand Up Pouches erzielt.
-
Idealerweise ist die Siegellage gegenüber der Außenlage um weniger als den Faktor 6,50, vorzugsweise um weniger als den Faktor 6,25, insbesondere um weniger als den Faktor 6,00 dicker ausgebildet. Eine zu dicke Siegellage im Vergleich zur Außenlage könnte die Siegeleigenschaften ungünstig beeinflussen.
-
Heißsiegeln ist die übliche Methode zur Herstellung von Nähten bei flexiblen Stand Up Pouches. Zweck des Siegelns ist das absolut dichte, auch feste Zusammenführen von siegelfähigen Materialien. Dicht bedeutet insbesondere die Undurchlässigkeit für mikrobiologische Kontaminationen sowie das Eindringen von Sauerstoff und von Wasserdampf, die bekanntlich zum Verderben von Lebensmitteln und hygroskopischen Füllgütern in einem Stand Up Pouch führen können. Die besondere Dicke und Ausführung der Cast-Polypropylen-Siegellage, sowie der Siegelprozess selbst, erzielen die erforderliche, absolute Dichtheit des Stand Up Pouches.
-
Beim Heißsiegeln werden zwei beheizte Balken verwendet, die Druck auf die zu versiegelnden Materialien ausüben und gleichzeitig Wärme an die Schnittstelle leiten, wodurch die Materialien schmelzen und eine Verbindung ausbilden. Der Druck gewährleistet einen guten Kontakt zwischen den Materialien und unterstützt die Durchdringung der geschmolzenen zähflüssigen Materialien an der Grenzfläche, die nach dem Abkühlen dauerhaft und dicht verbunden sind. Unter Siegelbarkeit wird der erfolgreiche und zeiteffiziente Vorgang des Verbindens der Vorderseite, der Rückseite und des Bodens zu einem Stand Up Pouch verstanden.
-
Bei einer äußerst vorteilhaften Variante der Erfindung weist die Vorderseite und/oder die Rückseite und/oder der Boden mindestens eine Funktionslage auf, die zwischen der Außenlage und der Siegellage angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Funktionslage zwischen der Außenlage und der Siegellage eingeklebt. Die Funktionslage ist als ideale Barriere gegen Sauerstoff und Wasserdampf ausgeführt. Gleichzeitig bietet sie zusätzlichen Schutz des Pouches gegen Durchstoß.
-
Idealerweise weist die Funktionslage eine Dicke von weniger als 25 µm, vorzugsweise von weniger als 20 µm, insbesondere von weniger als 15 µm auf und/oder von mehr als 6 µm, vorzugsweise von mehr als 9 µm, insbesondere von mehr als 12 µm auf.
-
Der erfindungsgemäße Stand Up Pouch offenbart eine durchdachte Monomaterialkonstruktion auf Basis von Polypropylen. Dabei weist der Stand Up Pouch idealerweise einen Anteil von Polypropylen von mehr als 92,5 Gew.-%, vorzugsweise von mehr als 95 Gew.-%, insbesondere von mehr als 97,5 Gew.-% auf. Diese hervorragende Monomaterialkonstruktion auf Basis von Polypropylen begründet eine vorteilhafte Recycelfähigkeit und entspricht somit den Vorgaben des „Green Deal“ der EU. Der erfindungsgemäße Stand Up Pouch mit seinen Dickenverhältnis von Siegellage zur Außenlage realisiert ganz unterschiedliche Merkmale, die zuvor nur durch eine Materialkombination erzielt werden konnte und ist gleichzeitig, insbesondere durch seine Recycelfähigkeit, besonders nachhaltig.
-
Idealerweise weist die Funktionslage eine Barriereschicht und/oder eine metallisierte Schicht und/oder eine Metallschicht und/oder mindestens eine BOPP-Schicht auf.
-
Bei einer günstigen Variante ist die Funktionslage als BOPP-Lage ausgeführt. Auf die BOPP-Lage ist eine hauchdünne Aluminiumschicht aufgedampft ist. Gleichzeitig ist die Lage für eine Klebelamination präpariert. Diese Lage bietet eine außergewöhnliche Barriere für Sauerstoff, Geschmacks- und Aromastoffe und hat eine ausgezeichnete Wasserdampfbarriere.
-
Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist die BOPP-Lage bedampft, vorzugsweise vakuumbedampft. Dabei wird vorzugsweise eine Metallschicht, insbesondere einer Aluminium und/oder einer Aluminiumoxidschicht aufgedampft. Die Dicke der metallisierten Schicht beträgt mehr als 10 nm, vorzugsweise mehr als 15 nm, insbesondere mehr als 20 nm und/oder weniger als 60 nm, vorzugsweise weniger als 50 nm, insbesondere weniger als 40 nm.
-
Beispielsweise weist die Funktionslage einen Anteil von Polypropylen von mehr als 92,5 Gew.-%, vorzugsweise von mehr als 95 Gew.-%, insbesondere von mehr als 97,5 Gew.-% auf. Dieser enorm hohe Anteil an Polypropylen realisiert die Ausführung als Monomaterialkonstruktion des Stand Up Pouchs und begründet dessen Recycelfähigkeit.
-
Idealerweise trägt die metallisierte Schicht zu einer günstigen Reflexion des UV-Lichts bei, das von außen auf den Stand Up Pouch trifft.
-
Bei einer alternativen Variante ist die Funktionslage als alternative Barriereschicht ausgebildet. Die Barriereschicht wird vorzugsweise durch plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung zwischen Siegellage und Außenlage aufgebracht.
-
Dabei kann die abgeschiedene Barriereschicht vorzugsweise aus einem Siliciumoxid gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Barriereschicht aus einer amorphen Kohlenstoffschicht ausgebildet sein. Darüber hinaus könnte die Barriereschicht aus einer keramischen Beschichtung und/oder einem Aluminiumoxid ausgeführt sein.
-
Vorzugsweise beträgt die Dicke der alternativen Barriereschicht 2 bis 8 nm.
-
Bei einer weiteren alternativen Variante der Erfindung kann die Barriereschicht als Ethylenvinylalkohol- und/oder Polyvinylalkoholschicht ausgeführt sein.
-
Bei einer ganz anderen Alternative der Erfindung kann die Barriereschicht in Form einer aufgedruckten Primerschicht ausgebildet sein. Diese kann beispielsweise aus einer Ethylenvinylalkohl- und/oder einer Polyvinylalkoholschicht und/oder einer Carboxylgruppe enthaltendem Polymer ausgeführt sein. Hierbei kann die Barriereschicht entweder auf der Innenseite oder der Außenseite der Außenlage oder auf der Außenseite der Siegellage aufgebracht werden.
-
Vorzugsweise weist die Vorderseite einen Einstecksystem zum Einbringen eines Trinkhalms auf.
-
Der Stand Up Pouch für Getränke umfasst einen Einstecksystem zum Einbringen eines Trinkhalms. Der Trinkhalm umfasst ein rohrförmiges Halmelement, das eine Halmwandung, einen in den Stand Up Pouch zu platzierenden Einlass und einen außerhalb des Stand Up Pouches zu platzierenden Auslass umfasst.
-
Das Halmelement kann mit einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. Ein Querschnitt des Halmelements kann rund, oval, dreieckig oder viereckig ausgebildet sein.
-
Idealerweise ist eine Verpackungshülle für das Halmelements, das den hygienischen Verschluss des Halmelements bis zum Trinkgenuss gewährleistet, aus einer dünnen und durchsichtigen Polypropylenlage gebildet. Diese Propylenlage ist so auf den Stand Up Pouch fixiert, das ein Entfernen sehr schwierig ist. Die Verpackungshülle ist zum Entnehmen des Halmelements leicht zu öffnen. Durch den festen Verbund der Verpackungshülle mit dem Stand Up Pouch wird ein wirksames und gemeinsames Recycling erreicht.
-
Eine Querschnittsfläche des Einstecksystems und eine Querschnittsfläche des Halmelements, unter Berücksichtigung einer Wanddicke der Halmwandung, können ähnlich sein, wobei die Querschnittsfläche des Einsteckbereichs 1 % bis 100 %, insbesondere 30 % bis 70 % größer sein kann als die Querschnittsfläche des Halmelements, unter der Berücksichtigung der Wanddicke der Halmwandung.
-
Als Druckverfahren für qualitativ hochwertige Verpackungen findet meistens ein Reihendruckverfahren, wie beispielsweise das Tiefdruckverfahren oder das Flexo-Reihendruckverfahren, Anwendung.
-
Die Außenlage weist einen Druck auf, der vorzugsweise im Umkehrdruck aufgebracht ist. Dabei kann der Druck vorteilhafterweise als durchscheinender Druck bzw. von der Rückseite auf der Innenseite der Außenlage aufgebracht sein, wodurch das Druckbild von der Außenlage besonders geschützt wird. Zur Kennzeichnung der Marke und der Getränkeinhaltsstoffe sowie zur Gestaltung des optischen Eindrucks des Getränkebeutels wird die Außenlage bedruckt.
-
Ein häufig eingesetztes Verfahren zum Bedrucken der Außenlage ist der Flexo-Reihendruck. Dabei handelt es sich um ein direktes Hochdruckverfahren, das auch als ein Rollenrotationsdruckverfahren bezeichnet wird. Die flexiblen Druckplatten, die aus Fotopolymer oder Gummi bestehen, werden in Kombination mit niedrigviskosen Druckfarben verwendet. Dabei sind die erhabenen Stellen der Druckform bildtragend. Die Vorteile liegen in der Wirtschaftlichkeit durch die Ausnutzung einer großen Druckbreite und einer hohen Druckgeschwindigkeit, sowie die Disponibilität kostengünstiger Druckfarben. Die Druckwerkzeuge, Photopolymer-Druckplatten und/oder lasergravierte Elastomerhüllen sind gut verfügbar. Großauflagen lassen sich mit dem Flexodruck wirtschaftlich gut darstellen.
-
Bei einer alternativen Variante der Erfindung kann auch auf die Funktionslage und/oder auf eine metallisierte Schicht ein Druck aufgebracht werden.
-
Die Bestimmung der Gasdurchlässigkeit von Folien erfolgt nach DIN EN ISO 2556 unter atmosphärischem Druck. Dabei trennt ein Probekörper aus einer Folie zwei Kammern, von denen die eine das Prüfgas bei atmosphärischem Druck enthält, aus der anderen mit bekanntem Anfangsvolumen wird die Luft evakuiert, bis nahezu Vakuum erreicht ist. Die Gasmenge, die durch den Probekörper von einer Kammer in die andere strömt, wird in Abhängigkeit von der Zeit bestimmt, indem der Druckanstieg in der zweiten Kammer mit einem Manometer gemessen wird.
-
Vorteilhafterweise weist der Stand Up Pouch eine Sauerstoffdurchlassrate von weniger als 10 cm3/m2 · Tag · bar, vorzugsweise von weniger als 5 cm3/m2 · Tag - bar, insbesondere von weniger als 0,1 cm3/m2 · Tag · bar auf, gemessen bei 23 °C und 0 % r. F. Dadurch können Getränke in dem Stand Up Pouch ohne künstliche Konservierungsstoffe lange haltbar aufbewahrt werden.
-
Die Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit erfolgt nach DIN 53116 mithilfe eines gravimetrischen Messverfahrens. Ein mit einem Trockenmittel gefüllter Prüfbehälter wird durch die Probe einer Pouchfolie verschlossen und einem definierten Prüfklima ausgesetzt. Die durch die Probe permeierende Wassermenge wird durch Wiegen bestimmt. Dabei kann eine Wassermenge in einem Bereich von 1 - 200 g/(m2 · d) nachgewiesen werden. Die Nachweisgrenze ist weiterhin abhängig von Musterbeschaffenheit und der Musterdicke.
-
Idealerweise weist der Stand Up Pouch eine Wasserdampfdurchlässigkeit von weniger als 10 g/m2, vorzugsweise von weniger als 5 g/m2, insbesondere von weniger als 0,1 g/m2 in 24 h nach ASTM D6701-01 auf. Dadurch können heißabgefüllte Flüssigkeiten in dem Stand Up Pouch lange haltbar aufbewahrt werden, ohne dass der Inhalt aus dem Beutel verdunstet.
-
Die Messung der Dicke der Folie wurde nach DIN 53370 ermittelt und als Mittelwert angegeben. Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung weist die Vorderseite und/oder die Rückseite eine Dicke von weniger als 180 µm, vorzugsweise weniger als 160 µm, insbesondere weniger als 140 µm auf und/oder mehr als 80 µm, vorzugsweise mehr als 90 µm, insbesondere mehr als 100 µm auf. Hierdurch ist der Stand Up Pouch besonders dünn und somit auch leicht ausgebildet, wobei er dennoch eine hervorragende Widerstandsfähigkeit aufweist.
-
Bei einer günstigen Variante ist die Dicke der Vorderseite und/oder die Dicke der Rückseite um mehr als um den Faktor 1,1, vorzugsweise um mehr als den Faktor 1,2, insbesondere um mehr als den Faktor 1,3 größer als die Dicke des Bodens ausgebildet und/oder um weniger als um den Faktor 2,0, vorzugsweise um weniger als den Faktor 1,8, insbesondere um weniger als den Faktor 1,6 größer als die Dicke des Bodens ausgebildet. Somit kann der Materialeinsatz minimal ausgeführt werden.
-
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung ist die Siegellage aus einer mehrschichtigem Cast-Polypropylenlage gebildet. Die Siegellage eignet sich besonders günstig für einen Siegelprozess.
-
Bei einer günstigen Variante der Erfindung weist mindestens eine Schicht der mehrschichtigem Cast-Polypropylenlage einen Anteil an TiO2 auf.
-
Der Füllstoffgehalt kann über bekannte Messverfahren wie Veraschung ermittelt werden. Eine Probe mit bekannter Einwaage wird bis zu einer Temperatur erhitzt, bei der sich das Polymer thermisch zersetzt, der Füllstoff aber nicht. Bewährt haben sich hierfür beispielsweise 560 °C. Anschließend wird erneut das Probengewicht gemessen. Über die Differenz Aus- und Einwaage lässt sich der Polymergehalt pro Quadratmeter berechnen.
-
Als Alternative zur Veraschung ist eine TGA-Messung möglich, bei der das Gewicht einer Probe kontinuierlich bei der Erhitzung gemessen wird. Diese Prüfmethode kann ebenfalls klar zwischen Polymer und Füllstoff differenzieren und erlaubt den Polymeranteil der Folie zu ermitteln.
-
Bei einer günstigen Variante der Erfindung weist mindestens eine Schicht der mehrschichtigem Cast-Polypropylenlage einen anorganischen Füllstoff auf, wobei der Anteil an Füllstoff mehr als 0,5 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 1,0 Gew.-%, insbesondere mehr als 1,5 Gew.-% beträgt.
-
Idealerweise ist der Füllstoff als Titandioxid ausgeführt, wodurch eine weiße Schicht mit einer vorteilhaften Opazität erzielt werden kann.
-
Bei einer besonders günstigen Variante weist die gefüllte Schicht der Siegellage eine Opazität nach DIN 53416 von mehr als 55 %, vorzugsweise mehr als 70 %, insbesondere mehr als 85 % auf. Dadurch wird das Licht, das von außen auf den Stand Up Pouch trifft, vorteilhaft absorbiert und somit die Haltbarkeit des Getränks im Stand Up Pouch günstig unterstützt.
-
Bei einer bevorzugten Variante ist die innerste Schicht der mehrschichtigen Cast-Polypropylenlage mit Kontakt zum Getränk frei von Pigmenten, insbesondere frei von Titandioxid, ausgebildet. Dadurch kann ein Kontakt oder gar eine Kontamination des Getränks mit Pigment wirksam vermieden werden.
-
Eine besondere Herausforderung besteht in der Maßgenauigkeit der Vorder- und der Rückseite, die prinzipiell aus dem gleichen Material, insbesondere aus dem gleichen Rollenmaterial aufgebaut sind. Dabei werden die spätere Vorder- und Rückseite gleichzeitig auf ein Rollenmaterial der Außenlage aufgedruckt und mit der Funktionslage sowie mit der Siegellage verklebt. Nur durch die besondere Materialauswahl und das besondere Herstellungsverfahren ist es möglich eine so maßhaltige Außenlage zu erzeugen, die mit ganz geringen Toleranzen bedruckt werden kann. Die Außenlage ist gekennzeichnet durch eine besonders geringe Abweichung bzgl. der Dicke je Flächeneinheit.
-
Vorzugsweise bilden die Vorder- und die Rückseite einen spiegelsymmetrischen Aufbau hinsichtlich der verschiedenen Lagen. Bei einer alternativen Variante der Erfindung können die Lagen auch unterschiedlich angeordnet sein.
-
Bei einer alternativen Variante der Erfindung kann prinzipiell die Funktionslage auch über eine Thermolaminierung mit der Außenlage und der Siegellage verbunden werden.
-
Bei einer günstigen Variante der Erfindung umfasst die Siegellage einen Anteil an einem antistatischem Mittel. Dabei kann das antistatische Mittel aus der Stoffgruppe von Glycerylestern, von Fettsäuren, tertiären Aminen, Fettsäureamiden, Hydroxylfettsäureamiden, Alkalimetallsulfonaten, Polyethermodifizierten Polydiorganosiloxanen, Polyalkylphenylsiloxanen und/oder Mischungen davon ausgewählt sein.
-
Vorzugsweise enthält die Siegellage ein Antistatikum in einer Menge von 0,01 bis 2 Gew.-% der Lage, vorzugsweise von 0,1 bis 1,5 Gew.-% und am meisten vorzugsweise von 0,4 bis 1,0 Gew.-%.
-
Da die Lagen vor der Konfektionierung und Siegelung zu Stand Up Pouches oft in Form von Stapeln oder Rollen gelagert werden, könnte es zur Migration des Antistatikums kommen. Deswegen kann die Außenlage vorbeugend mit einem Antistatikum ausgerüstet sein.
-
Bei einer günstigen Variante der Erfindung weisen die Vorderseite, die Rückseite und der Boden des Stand Up Pouchs einen Schrumpf von weniger als 2,5 %, vorzugsweise von weniger als 2,0 %, insbesondere von weniger als 1,5 % auf. Dadurch sind die Vorderseite, die Rückseite und der Boden auch in der Ausführung als Monomaterialkonstruktion besonders maßtreu, wodurch ein Bedrucken sehr exakt möglich ist. Diese Maßbeständigkeit ist insbesondere bei der Heißbefüllung vorteilhaft.
-
Bei einer günstigen Variante weist der Stand Up Pouch, insbesondere die Außenlage und/oder die Funktionslage, eine Barriere gegen UV-Licht im Wellenlängenbereich von 250 - 800 nm auf. Dabei beträgt die Transmission weniger als 5 %, vorzugsweise weniger 3 %, insbesondere weniger als 1 %.
-
Insgesamt ist es nicht trivial die Summe dieser Spezifikationen mit einer Monomaterialkonstruktion zu erfüllen. Dies ist nur durch die besondere Kombination der ausgewählten, als Monomaterial ausgeführten Einzellagen und das besondere Herstellungsverfahren zu erzielen. Darüber hinaus kann der Stand Up Pouch auch eingefroren werden und auch diese, damit verbundenen mechanischen Einwirkungen verkraften.
-
Bei einer weiteren Variante der Erfindung weist die Außenlage eine hitzebeständige Beschichtung auf. Diese Beschichtung kann beispielsweise in Form einer Schicht aus einer Mischung aus einem amorphen Polyamid und einem teilkristallinen Polyamid ausgebildet sein. Eine solche Beschichtung bietet eine verbesserte Gas-, insbesondere Sauerstoffbarriere und kann in weiteren Ausführungsformen mit einer dünnen Metall- oder Metalloxidschicht versehen werden, z. B. mittels eines Vakuumabscheidungsverfahrens.
-
Vorteilhafterweise erhöht die hitzebeständige Beschichtung die Siegelbeständigkeit der Außenlage und somit auch des gesamten Stand Up Pouch im Vergleich zu einer reinen Polypropylen-Außenlage um mehr als 10 °C, vorzugsweise um mehr als 20 °C, insbesondere um mehr als 25 °C.
-
In anderen Ausführungsformen besteht die äußere Schicht der Außenlage zu mindestens 90 Gew.-%, vorzugsweise zu mehr als 95 Gew.-%, aus einer Mischung aus einem amorphen Polyamid und einem teilkristallinen Polyamid. Die äußere Schicht der Außenlage beträgt vorzugsweise eine Dicke von 2 bis 4 µm. Die äußere Schicht der Außenlage ist in dieser Ausführung bei der Herstellung des Stand Up Pouches besonders vorteilhaft, weil sie deutlich weniger dazu neigt an den Siegelbacken zu haften, durch die die Wärme zur Bildung der Siegellinien auf die Vorder-, die Rückseite und den Boden des Stand Up Pouches geleitet werden. Dabei ist anzumerken, dass sich das Polyamid in den überschaubaren Anteilen, bezogen auf die Gesamtmasse des Stand Up Pouches, vollständig kompatibel mit dem Konzept des Materialrecyclings erwiesen hat.
-
Die Vorderseite, die Rückseite und der Boden des Stand Up Pouches sind durch eine Siegelstruktur verbunden. Dabei werden die rechteckige Vorder- und Rückseite übereinandergelegt und dazwischen ein w-förmig gefalteter Boden eingelegt, wobei der Boden vorzugsweise Stanzungen zur Realisierung der senkrechten Siegellinien aufweist.
-
Die raumordnenden Begriffe beziehen sich auf einen befüllten und aufgestellten Stand Up Pouch.
-
Bevorzugt werden zunächst die waagrechten Siegellinien und die Siegellinien mit einem Verlauf erzeugt, um den Boden mit der Vorder- und der Rückseite zu verbinden. Dabei weist die Siegellinie mit einem Verlauf eine Überlappung mit der waagrechten Siegellinie auf, die vorzugsweise ausgehend vom Schwerpunkt der Vorder- und Rückseite eine Rundung mit einem Radius von R44 beschreibt und dann in Schrägsiegellinien übergehen, die sich bis zur oberen Bodenfalte erstrecken. Vorteilhafterweise werden die senkrechten Siegellinien abschließend ausgeführt, die zudem auch den gefalteten Boden im Bereich der Stanzungen umfassen.
-
Idealerweise weisen die Siegellinien eine Breite von 4 mm auf. Dabei betragen die inneren Radien an den Übergängen der senkrechten zur waagrechten und/oder an den Übergängen der Siegellinien mit einem Verlauf zur senkrechten oder zur waagrechten Siegellinie R1. Zudem weisen die abgerundeten Ecken an der Außenseite des Stand Up Pouches bevorzugt einen Radius R4 auf.
-
Bei einer Weiterentwicklung der Erfindung weisen die senkrechten Siegellinien eine Breite im Bereich von 4,1 bis 5 mm auf.
-
Zur Gewährleistung einer erhöhten Stabilität, die insbesondere durch eine Realisierung einer Monomaterialkonstruktion des Stand Up Pouches vorteilhaft ist, ist eine Übergangsstruktur zwischen den senkrechten Siegellinien und den ansteigenden Siegellinien, die einen Verlauf aufweisen, ausgebildet.
-
Die gesiegelte Übergangsstruktur zeichnet sich insbesondere durch eine vergrößerte Siegelfläche aus und verleiht dem Stand Up Pouch auch in der Monomaterialkonstruktion ein sicheres Standverhalten und steigert die Festigkeit der Siegelnähte, auch unter den Einwirkungen der Heißabfüllung in den Stand Up Pouch. Dazu weist die Übergangsstruktur eine besondere Form auf.
-
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung weist die Übergangsstruktur eine vertikale Erstreckung im Verhältnis zur Gesamtlänge der senkrechten Siegellinien von mehr als 0,2 %, vorzugsweise mehr als 0,4 %, insbesondere mehr als 0,6 % auf und/oder weniger als 8 %, vorzugsweise weniger als 6 %, insbesondere weniger als 4 % auf.
-
Idealerweise weist die Übergangsstruktur eine Breite im Verhältnis zur senkrechten Siegellinie auf, wobei die Breite mehr als 5 %, vorzugsweise mehr als 10 %, insbesondere mehr als 15 % beträgt und/oder die Breite weniger als 40 %, vorzugsweise weniger als 35 %, insbesondere weniger als 30 % beträgt.
-
Bei einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung weist die Übergangsstruktur die Kontur eines Kreises oder einer Ellipse oder einer Linse oder eines Langrunds oder eines Rechtecks oder eines Quadrats auf. Dabei kann die Übergangsstruktur mit der senkrechten Siegellinie und/oder der Siegellinie mit einem Verlauf überlappen, wodurch sich nur ein Teil der Kontur in der Siegelstruktur zusätzlich abzeichnet. Die Übergangsstruktur gewährleistet trotz veränderter mechanischer Eigenschaften der Monomaterialkonstruktion die typisch, bauchige Form des Stand Up Pouches.
-
Vorteilhafterweise weist die Übergangsstruktur ein Kreissegment auf mit einen Radius R, der orthogonal zu dem Kreissegment ausgerichtet ist, wobei der Radius mehr als R2, vorzugsweise mehr als R3, insbesondere mehr als R4 beträgt und/oder der Radius weniger als R30, vorzugsweise weniger als R25, insbesondere weniger als R20 beträgt.
-
Dabei kann der Radius des Kreissegmentes ausgehend von einer Draufsicht auf den Stand Up Pouch nach außen oder nach innen weisen.
-
Vorzugsweise sind die Vorderseite und die Rückseite des Stand Up Pouches durch senkrechte Siegellinien verbunden.
-
Bevorzugt dienen die waagrechten Siegellinien und die Siegellinien mit einem Verlauf zur Verbindung der Vorder- oder der Rückseite mit dem Boden des Stand Up Pouches.
-
Idealerweise ist der Boden mit der Vorderseite und der Rückseite über senkrechte Siegellinien und/oder waagerechte Siegellinien und/oder ansteigenden Siegellinien verbunden.
-
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung weisen die senkrechten Siegellinien mindestens eine Verstärkungsstruktur zur Taillierung des Pouches auf.
-
Die Verstärkungsstruktur ist vorzugweise in der oberen Hälfte des Stand Up Pouches angeordnet.
-
Bei einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung weist die Verstärkungsstruktur die Kontur eines Kreises oder einer Ellipse oder einer Linse oder eines Langrunds oder eines Rechtecks oder eines Quadrats auf. Dabei kann die Übergangsstruktur mit der senkrechten Siegellinie überlappen.
-
Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung wird der gesiegelte Stand Up Pouch mit einem Getränk befüllt, das eine Temperatur von bis zu 85 °C aufweist. Direkt nach dem Füllvorgang wird der Stand Up Pouch vorzugsweise mit einer waagrechten Ultraschallschweißung verschlossen. Alternativ kann der Stand Up Pouch auch mit einer Heißsiegelung verschlossen werden.
-
Idealerweise werden zusätzlich zur Ultraschallverschweißung eine waagrechte Siegellinie zum dauerhaften Verschluss des Stand Up Pouches ausgebildet.
-
Gemäß der Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Stand Up Pouches das Extrudieren der Außenlage und der Siegellage, das Verkleben der Außenlage mit der Siegellage sowie das Verbinden der Vorderseite mit der Rückseite und dem Boden mit einer Siegelstruktur zu einem Stand Up Pouch. Idealerweise wird die Siegellage nicht unmittelbar mit der Außenlage verklebt. Bei einer günstigen Variante der Erfindung wird zusätzlich eine Funktionsschicht zwischen der Außenlage und der Siegellage verklebt. Dabei wird die Siegellage gegenüber der Außenlage mit einer größeren Dicke ausgebildet.
-
Erfindungsgemäß wird ein Stand Up Pouch als vollständig recycelfähige, auf polypropylenbasierte Getränkeeinwegverpackung für eine Heißabfüllung von Getränken verwendet.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst.
-
Dabei zeigt
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Stand Up Pouches,
- 2 eine Darstellung der Siegelstruktur und des Einstecksystems,
- 3 eine schematische Darstellung des Aufbaus der Vorder- und Rückseite,
- 4 eine schematische Darstellung des Bodenaufbaus.
-
In 1 ist eine perspektivische Darstellung eines recyclefähigen Stand Up Pouches 1 für Getränke mit einer Vorderseite 2, einer Rückseite und einem Boden 4 dargestellt. Auf der Vorderseite 2 ist eine Einsteckvorrichtung 12 angeordnet, in die ein Trinkhalm 13 eingeführt ist.
-
2 zeigt eine Darstellung der Siegelstruktur des Stand Up Pouches 1. Dazu sind die Vorderseite 2, die Rückseite 3 und der Boden 4 des Stand Up Pouches durch eine Siegelstruktur 14 verbunden. Hierzu ist zwischen der rechteckigen Vorderseite 2 und der rechteckigen Rückseite 3 ein w-förmig gefalteter Boden 4 eingelegt.
-
Die waagrechten Siegellinien 16 und die Siegellinien mit einem Verlauf 17 verbinden den Boden 4 mit der Vorderseite 2 und der Rückseite 3. Die Siegellinie mit einem Verlauf 17 weist eine Überlappung mit der waagrechten Siegellinie 16 in der unteren Mitte der Vorderseite 2 als auch der Rückseite 3 auf. Dabei weist die Siegellinie mit einem Verlauf 17 ausgehend vom Schwerpunkt der Vorderseite 2 bzw. Rückseite 3 eine Rundung 20 mit einem Radius von R44 auf und erstreckt sich dann in Schrägsiegellinien 21, die sich bis zur oberen Bodenfalte 22 erstrecken.
-
Die senkrechten Siegellinien 15 verbinden die Vorderseite 2 mit der Rückseite 3. Im Bereich des Bodens 4 sind in der Abbildung nicht dargestellte Stanzungen im Boden zur Realisierung der senkrechten Siegellinien 15 angeordnet, wodurch die Siegellagen 9 der Vorderseite 2 und der Rückseite 3 eine Berührungsfläche zur Ausbildung der Siegelung finden.
-
Die Siegellinien 15, 16 und 17 weisen eine Breite von 4 mm auf. Dabei betragen die inneren Radien 23 an den Übergängen der senkrechten Siegellinie 15 zur waagrechten Siegellinie und/oder an den Übergängen der Siegellinien mit einem Verlauf 17 zur senkrechten Siegellinie 15 oder zur waagrechten Siegellinie 16 R1. Zudem weisen die abgerundeten Ecken 24 an der Außenseite des Stand Up Pouches einen Radius R4 auf.
-
Zur Gewährleistung einer erhöhten Stabilität, die insbesondere durch eine Realisierung einer Monomaterialkonstruktion des Stand Up Pouches 1 vorteilhaft ist, ist eine Übergangsstruktur 18 zwischen den senkrechten Siegellinien 15 und den Siegellinien mit einem Verlauf 17 ausgebildet.
-
Das Einstecksystem 12 ist in der gezeigten Ausführungsvariante aus der Kombination von Öffnung 25 in Form einer halbkreisförmigen Ausstanzung in der Vorderseite 2 und dem zwischen der Vorderseite 2 und der Rückseite 3 über die senkrechte Siegellinie 15 eingesiegelten Streifen 26 ausgebildet. Der Streifen 26 weist zudem eine an die Ausstanzung angepasste Siegelform 29 auf.
-
3 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus der Vorderseite 2 und der Rückseite 3. Auf der Außenseite des Stand Up Pouches 1 ist eine transparente Außenlage 5 angeordnet, auf die in einem Konterdruckverfahren ein Druck 6 aufgebracht ist. Die Innenseite des Stand Up Pouches 1 wird von einer Siegellage 9 gebildet. Die Außenlage 5 und die Siegellage 9 sind jeweils mit einer Klebeschicht 7 mit einer Funktionslage 8 verbunden.
-
In dieser Ausführungsvariante besteht die Außenlage 5 aus einem BOPP und weist eine Dicke von 30 µm auf. Die Siegellage 9 ist aus einem Cast-PP gebildet und weist eine Dicke von 80 µm auf. Die Funktionslage 8 ist aus einem BOPP ausgebildet, das eine aufgedampfte Aluminiumschicht aufweist und weist eine Dicke von 16 µm, eine Wasserdampfdurchlässigkeit von weniger als 0,1 g/m2 in 24 h sowie eine Sauerstoffdurchlässigkeitsrate von weniger als 0,1 cm3/m2 in 24 h, auf.
-
In 4 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus des Bodens 4 dargestellt. Die Außenlage 10 und die Siegellage 11 sind jeweils mit einer Klebeschicht 7 mit einer Funktionslage 8 verbunden. In dieser Ausführungsvariante besteht die Außenlage 10 aus einem BOPP und weist eine Dicke von 20 µm auf. Die Siegellage 11 ist aus einem Cast-PP gebildet und weist eine Dicke von 60 µm. Die Funktionslage 8 ist aus einem BOPP mit aufgedampfter Aluminiumschicht ausgebildet und weist eine Dicke von 16 µm auf.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 1281140 [0003]
- EP 2032454 B1 [0005]
- EP 2364848 B1 [0005]
- WO 2021156898 [0011]